Sähkömagnetismi
RLC resonanssissa
ω vastaa ω₀ = 1/√(LC) – Z on pienimmillään, I suurimmillaan; kuvaaja I(t).
RLC resonanssissa – interaktiivinen Sähkömagnetismi-simulaatio. ω vastaa ω₀ = 1/√(LC) – Z on pienimmillään, I suurimmillaan; kuvaaja I(t). Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
RLC-resonanssi
ω vastaa ω₀ = 1/√(LC) – Z on pienimmillään, I suurimmillaan; kuvaaja I(t).
Resonanssissa ω = ω₀ = 1/√(LC), induktiivinen ja kapasitiivinen reaktanssi kumoutuvat, joten impedanssi Z on pienimmillään ja virta I suurimmillaan. Paina Toista kuvaajaksesi I(t); lue Z ja vaihe Ominaisuudet-paneelista. Radioiden viritettyvät piirit ja MRI-kelat hyödyntävät tätä terävää virran huippua.
- ω₀ = 1/√(LC)
- Z_min resonanssissa
Tutkimustiivistelmä
Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista
Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.
Tutkimuskysymys
Sarjan RLC-piiriä ajaa vaihtelevan taajuisen AC-lähde. Saavuttaako piirin kokonaisvirtavastus (impedanssi) minimin jollakin tietyllä taajuudella?
Punniteltavat ennusteet
- Impedanssi saavuttaa maksimin jollakin taajuudella.
- Impedanssi ei riipu ajotaajuudesta.
- Kyllä – impedanssi saavuttaa minimin (yhtä suuri kuin pelkkä R) resonanssitaajuudessa ω₀ = 1/√(LC).
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Ajotaajuus ω (rad/s)
Mitä mittaat:
- Vaihekulma φ (rad)
- Impedanssi Z (Ω)
Miten tutkimus etenee
- Avaa RLC-resonanssi-esiasetus ja paina Nollaa. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F ovat kiinteät (samat kuin linkitetty rlc-series-piirikoe).
- Ota käyttöön impedanssin ja vaihekulman lukemat.
- Aseta ajokulmataajuus jokaiselle suoritukselle (ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s monikertana) ja kirjaa impedanssi.
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Yhdelle suoritukselle laske reaktanssi X = ωL − 1/(ωC), sitten Z = √(R² + X²) ja φ = atan2(X, R), arvoilla R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F. Vertaa molempia taulukkoon.
- Kohdassa ω = ω₀ = 10 rad/s varmenna Z = R täsmälleen ja φ = 0. Selitä, miksi induktiivinen reaktanssi ωL ja kapasitiivinen reaktanssi 1/(ωC) kumoavat täsmälleen resonanssissa, jättäen jäljelle vain resistanssin vastuksen.
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- Radioviritin on olennaisesti RLC-piiri, jonka resonanssitaajuutta säädetään (yleensä muuttuvalla kondensaattorilla) vastaamaan aseman lähetystaajuutta, jossa impedanssi laskee ja virta – ja signaali – huipentuvat. Selitä, miksi muilla taajuuksilla toimivat asemat vaimennetaan sen sijaan.
- Vaihekulma φ on negatiivinen resonanssin alapuolella ja positiivinen sen yläpuolella. Selitä reaktanssikaavan X = ωL − 1/(ωC) avulla, miksi matalat taajuudet saavat kondensaattorin hallitsemaan (negatiivinen X), kun taas korkeat taajuudet saavat kelan hallitsemaan (positiivinen X).
- AP Physics 2 — Unit 12: Magnetism and Electromagnetism
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 13: Electromagnetic Induction
- IB Physics — D.4 Induction
- General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
- NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields
- Tervetuloa RLC-resonanssiin
- Valitse RLC-piiri
- Paina Toista
- Pienin impedanssi
- Avaa Ominaisuudet-paneeli
- Onnistuit!
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →